KR20240045318A - Showerhead-pedestal gap measurement using differential capacitive sensor substrate - Google Patents

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KR20240045318A
KR20240045318A KR1020247008896A KR20247008896A KR20240045318A KR 20240045318 A KR20240045318 A KR 20240045318A KR 1020247008896 A KR1020247008896 A KR 1020247008896A KR 20247008896 A KR20247008896 A KR 20247008896A KR 20240045318 A KR20240045318 A KR 20240045318A
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제이콥 엘. 히스터
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하도록 구성된 센서 디스크는 상부 표면, 센서 디스크의 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 생성하도록 구성된 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 (arrange) 적어도 하나의 제 1 용량성 (capacitive) 센서, 하부 표면, 및 센서 디스크의 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성된 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함한다. A sensor disk configured to measure a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system is configured to generate a first measurement signal indicative of a first distance between the top surface, the top surface of the sensor disk, and the first structure. At least one first capacitive sensor arranged on the upper surface of the configured sensor disk, the lower surface, and a second measurement signal indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure. and at least one second capacitive sensor disposed on the lower surface of the sensor disk configured to produce.

Description

차동 용량성 (differential capacitive) 센서 기판을 사용한 샤워헤드-페데스탈 갭 측정 (gapping)Showerhead-pedestal gap measurement using differential capacitive sensor substrate

본 개시는 기판 프로세싱 시스템들을 위한 테스트 기판들, 더 구체적으로 용량성 (capacitive) 센서들을 포함하는 테스트 기판들에 관한 것이다. This disclosure relates to test boards for substrate processing systems, and more particularly to test boards containing capacitive sensors.

본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다. The background description provided herein is intended to generally present the context of the disclosure. The work of the inventors named herein to the extent described in this Background section, as well as aspects of the subject matter that may not otherwise be recognized as prior art at the time of filing, are acknowledged, either explicitly or implicitly, as prior art to the present disclosure. It doesn't work.

기판 프로세싱 시스템들은 반도체 웨이퍼들과 같은 기판들 상의 막의 증착 및 에칭과 같은 처리들을 수행하도록 사용된다. 예를 들어, 증착은 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 강화된 CVD (plasma enhanced CVD; PECVD), 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD), 플라즈마 강화된 ALD (plasma enhance ALD; PEALD) 및/또는 다른 증착 프로세스들을 사용하여 전도성 막, 유전체 막, 또는 다른 타입들의 막을 증착하도록 수행될 수도 있다. 증착 동안, 기판은 기판 지지부 (예를 들어, 페데스탈) 상에 배치되고 (arrange) 그리고 하나 이상의 전구체 가스들은 하나 이상의 프로세스 단계들 동안 가스 분배 디바이스 (예를 들어, 샤워헤드) 를 사용하여 프로세싱 챔버에 공급될 수도 있다. PECVD 또는 PEALD 프로세스에서, 플라즈마는 증착 동안 프로세싱 챔버 내에서 화학 반응들을 활성화하도록 사용된다. Substrate processing systems are used to perform processes such as deposition and etching of films on substrates, such as semiconductor wafers. For example, deposition may include chemical vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD), atomic layer deposition (ALD), and plasma enhanced ALD (PEALD). ) and/or other deposition processes may be performed to deposit a conductive film, dielectric film, or other types of film. During deposition, a substrate is arranged on a substrate support (e.g., a pedestal) and one or more precursor gases are delivered to the processing chamber using a gas distribution device (e.g., a showerhead) during one or more process steps. may be supplied. In the PECVD or PEALD process, plasma is used to activate chemical reactions within the processing chamber during deposition.

관련 출원들에 대한 교차 참조Cross-reference to related applications

본 출원은 2021년 8월 16일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 63/233,516 호의 이익을 주장한다. 상기 참조된 출원의 전체 개시는 참조로서 본 명세서에 인용된다. This application claims the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 63/233,516, filed August 16, 2021. The entire disclosure of the above-referenced applications is incorporated herein by reference.

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하도록 구성된 센서 디스크는 상부 표면, 센서 디스크의 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 생성하도록 구성된 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 (arrange) 적어도 하나의 제 1 용량성 센서, 하부 표면, 및 센서 디스크의 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성된 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함한다. A sensor disk configured to measure a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system is configured to generate a first measurement signal indicative of a first distance between the top surface, the top surface of the sensor disk, and the first structure. at least one first capacitive sensor arranged on the upper surface of the configured sensor disk, the lower surface, and configured to generate a second measurement signal indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure. and at least one second capacitive sensor disposed on the lower surface of the sensor disk.

다른 특징들에서, 적어도 하나의 제 1 용량성 센서는 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 3 개의 용량성 센서들을 포함한다. 적어도 하나의 제 2 용량성 센서는 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 3 개의 용량성 센서들을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 용량성 센서는 제 1 구조체와 함께 제 1 커패시터를 형성하고 그리고 제 1 커패시터의 제 1 커패시턴스에 기초하여 제 1 측정 신호를 생성하도록 구성된다. 적어도 하나의 제 2 용량성 센서는 제 2 구조체와 함께 제 2 커패시터를 형성하고 그리고 제 2 커패시터의 제 2 커패시턴스에 기초하여 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성된다. 센서 디스크는 센서 디스크의 하부 표면에 규정된 리세스된 영역을 더 포함한다. 리세스된 영역은 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장한다. In other features, the at least one first capacitive sensor includes three capacitive sensors disposed on the upper surface of the sensor disk. The at least one second capacitive sensor includes three capacitive sensors disposed on the lower surface of the sensor disk. The at least one first capacitive sensor forms a first capacitor with the first structure and is configured to generate a first measurement signal based on a first capacitance of the first capacitor. The at least one second capacitive sensor forms a second capacitor with the second structure and is configured to generate a second measurement signal based on a second capacitance of the second capacitor. The sensor disk further includes a recessed area defined in the lower surface of the sensor disk. The recessed area extends from the outer edge of the sensor disk to the central area.

다른 특징들에서, 시스템은 센서 디스크를 포함하고 그리고 제 1 측정 신호 및 제 2 측정 신호를 수신하고 제 1 측정 신호 및 제 2 측정 신호에 기초하여 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭의 폭을 계산하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 제어기는 제 1 거리, 제 2 거리, 및 센서 디스크의 두께에 기초하여 갭의 폭을 계산하도록 구성된다. 제어기는 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스를 제 1 거리에 상관시키고 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스를 제 2 거리에 상관시키는 저장된 데이터에 더 기초하여 갭의 폭을 계산하도록 구성된다. 제 1 구조체는 샤워헤드이고 그리고 제 2 구조체는 페데스탈이다. In other features, the system includes a sensor disk and receives a first measurement signal and a second measurement signal and determines the width of the gap between the first structure and the second structure based on the first measurement signal and the second measurement signal. It further includes a controller configured to calculate. The controller is configured to calculate the width of the gap based on the first distance, the second distance, and the thickness of the sensor disk. The controller correlates the first capacitance formed between the at least one first capacitive sensor and the first structure to the first distance and correlates the second capacitance formed between the at least one second capacitive sensor and the second structure to the second distance. and configured to calculate the width of the gap further based on the correlating stored data. The first structure is a showerhead and the second structure is a pedestal.

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하도록 구성된 시스템은 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 1 용량성 센서 및 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함하는 센서 디스크 및 제어기를 포함하고, 제어기는 적어도 하나의 제 1 용량성 센서로부터, 센서 디스크의 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 수신하고, 적어도 하나의 제 2 용량성 센서로부터, 센서 디스크의 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 수신하고, 그리고 제 1 측정 신호 및 제 2 측정 신호에 기초하여 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭의 폭을 계산하도록 구성된다. A system configured to measure a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system includes at least one first capacitive sensor disposed on an upper surface of a sensor disk and a first capacitive sensor disposed on a lower surface of the sensor disk. A sensor disc comprising at least one second capacitive sensor and a controller, wherein the controller makes a first measurement indicative of a first distance between the upper surface of the sensor disc and the first structure, from the at least one first capacitive sensor. receive a signal, and receive, from at least one second capacitive sensor, a second measurement signal indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure, and to the first measurement signal and the second measurement signal: It is configured to calculate the width of the gap between the first structure and the second structure based on the width of the gap between the first structure and the second structure.

다른 특징들에서, 제어기는 제 1 거리, 제 2 거리, 및 센서 디스크의 두께에 기초하여 갭의 폭을 계산하도록 구성된다. 제어기는 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스를 제 1 거리에 상관시키고 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스를 제 2 거리에 상관시키는 저장된 데이터에 더 기초하여 갭의 폭을 계산하도록 구성된다. 리세스된 영역은 센서 디스크의 하부 표면에 규정되고, 그리고 리세스된 영역은 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장한다. 시스템은 엔드 이펙터 (end effector) 를 포함하는 기계적 인덱서를 더 포함하고, 리세스된 영역은 엔드 이펙터를 수용하도록 구성된다. In other features, the controller is configured to calculate the width of the gap based on the first distance, the second distance, and the thickness of the sensor disk. The controller correlates the first capacitance formed between the at least one first capacitive sensor and the first structure to the first distance and correlates the second capacitance formed between the at least one second capacitive sensor and the second structure to the second distance. and configured to calculate the width of the gap further based on the correlating stored data. The recessed area is defined in the lower surface of the sensor disc, and the recessed area extends from the outer edge of the sensor disc to the central area. The system further includes a mechanical indexer including an end effector, and the recessed area is configured to receive the end effector.

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하기 위한 방법은 엔드 이펙터 상에 센서 디스크를 배치하는 단계, 센서 디스크를 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭에 포지셔닝하는 단계, 센서 디스크를 사용하여, 센서 디스크의 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리 및 센서 디스크의 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 결정하는 단계, 및 제 1 거리 및 제 2 거리에 기초하여 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭의 폭을 계산하는 단계를 포함한다. A method for measuring the gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system includes placing a sensor disk on an end effector, positioning the sensor disk in the gap between the first structure and the second structure. determining, using the sensor disk, a first distance between the upper surface of the sensor disk and the first structure and a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure, and the first distance and the second distance. and calculating the width of the gap between the first structure and the second structure based on .

다른 특징들에서, 센서 디스크는 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 1 용량성 센서 및 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함한다. 방법은 적어도 하나의 제 1 용량성 센서를 사용하여, 센서 디스크의 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 생성하는 단계, 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 사용하여, 센서 디스크의 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 생성하는 단계, 및 제 1 측정 신호, 제 2 측정 신호, 및 센서 디스크의 두께에 기초하여 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭의 폭을 계산하는 단계를 더 포함한다. In other features, the sensor disk includes at least one first capacitive sensor disposed on an upper surface of the sensor disk and at least one second capacitive sensor disposed on a lower surface of the sensor disk. The method includes generating, using at least one first capacitive sensor, a first measurement signal indicative of a first distance between the upper surface of the sensor disk and the first structure, using at least one second capacitive sensor. , generating a second measurement signal indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure, and generating a second measurement signal between the first structure and the second structure based on the first measurement signal, the second measurement signal, and the thickness of the sensor disk. It further includes calculating the width of the gap between the two structures.

다른 특징들에서, 방법은 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스에 기초하여 제 1 측정 신호를 생성하는 단계 및 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스에 기초하여 제 2 측정 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다. 센서 디스크는 센서 디스크의 하부 표면에 규정된 리세스된 영역을 포함하고, 리세스된 영역은 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장하고, 그리고 엔드 이펙터 상에 센서 디스크를 배치하는 단계는 엔드 이펙터 상에 센서 디스크의 리세스된 영역을 배치하는 단계를 포함한다. 센서 디스크를 포지셔닝하는 단계는 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 중간점에 센서 디스크를 포지셔닝하는 단계를 포함한다. 제 1 구조체는 샤워헤드이고 그리고 제 2 구조체는 페데스탈이다. In other features, the method includes generating a first measurement signal based on a first capacitance formed between at least one first capacitive sensor and the first structure and at least one second capacitive sensor and the second structure. It further includes generating a second measurement signal based on the second capacitance formed in . The sensor disc includes a recessed area defined in a lower surface of the sensor disc, the recessed area extending from an outer edge of the sensor disc to a central area, and positioning the sensor disc on the end effector comprises: and placing a recessed area of the sensor disk on the sensor disk. Positioning the sensor disk includes positioning the sensor disk at a midpoint between the first structure and the second structure. The first structure is a showerhead and the second structure is a pedestal.

본 개시의 추가 적용 가능 영역들은 상세한 기술 (description) , 청구항들 및 도면들로부터 자명해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. Additional areas of applicability of the present disclosure will become apparent from the detailed description, claims and drawings. The detailed description and specific examples are intended for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the disclosure.

본 개시는 상세한 기술 (description) 및 첨부된 도면들로부터 더 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 기판 프로세싱 시스템의 일 실시 예의 기능적 블록도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 센서 디스크의 일 실시 예이다.
도 2b는 도 2a의 센서 디스크의 상부 표면의 등각도이다.
도 2c는 도 2a의 센서 디스크의 하부 표면의 등각도이다.
도 2d는 본 개시에 따른 센서 디스크의 또 다른 실시 예이다.
도 3은 본 개시에 따른 센서 디스크를 사용하여 샤워헤드와 페데스탈 사이의 거리를 결정하는 방법의 일 실시 예이다.
도면들에서, 참조 번호들은 유사한 그리고/또는 동일한 엘리먼트들을 식별하기 위해 재사용될 수도 있다.
The present disclosure will be more fully understood from the detailed description and accompanying drawings.
1 is a functional block diagram of one embodiment of a substrate processing system according to the present disclosure.
Figure 2a is an example of a sensor disk according to the present disclosure.
Figure 2b is an isometric view of the top surface of the sensor disk of Figure 2a.
Figure 2C is an isometric view of the lower surface of the sensor disk of Figure 2A.
Figure 2d is another example of a sensor disk according to the present disclosure.
Figure 3 is an example of a method for determining the distance between a showerhead and a pedestal using a sensor disk according to the present disclosure.
In the drawings, reference numbers may be reused to identify similar and/or identical elements.

가스 분배 디바이스 (예를 들어, 샤워헤드) 의 하부 표면과 기판 지지부 (예를 들어, 페데스탈) 의 상부 표면 사이에 갭이 규정된다. 기판 프로세싱 파라미터들 (예를 들어, 증착 레이트들, 플라즈마 프로파일, 등) 은 갭의 특성들에 기초하여 가변할 수도 있다. 프로세싱 파라미터들에 영향을 줄 수도 있는 갭의 특성들은 갭의 폭 (즉, 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 수직 거리) 및 수평 방향으로 폭의 변동들 (예를 들어, 틸팅된 샤워헤드 또는 기판 지지부 표면에 의해 유발된 변동들) 을 포함한다. A gap is defined between the lower surface of the gas distribution device (eg, showerhead) and the upper surface of the substrate support (eg, pedestal). Substrate processing parameters (eg, deposition rates, plasma profile, etc.) may vary based on the characteristics of the gap. Gap characteristics that may affect processing parameters include the width of the gap (i.e., the vertical distance between the showerhead and the substrate support) and variations in width in the horizontal direction (e.g., the tilted showerhead or substrate support surface). changes caused by ).

갭을 측정하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수도 있다. 샤워헤드 및 기판은 목표된 갭 폭 및 배향을 달성하기 위해 측정치들에 기초하여 조정될 수도 있다. 예를 들어, 샤워헤드 틸팅 (즉, 레벨) 및 높이 및 기판 지지부 높이는 조정 가능할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 센서 디스크 또는 웨이퍼가 기판 지지부 상에 배치될 (arrange) 수도 있다. 하나 이상의 용량성 (capacitive) 센서들이 센서 디스크의 상부 표면 상에 (즉, 센서 디스크의 샤워헤드-대면 표면 상에) 배치된다. Various methods may be used to measure the gap. The showerhead and substrate may be adjusted based on the measurements to achieve the desired gap width and orientation. For example, showerhead tilt (i.e., level) and height and substrate support height may be adjustable. In some embodiments, a sensor disk or wafer may be arranged on a substrate support. One or more capacitive sensors are disposed on the upper surface of the sensor disk (ie, on the showerhead-facing surface of the sensor disk).

용량성 센서들은 센서 디스크의 상부 표면과 샤워헤드 사이의 거리를 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 거리가 변화함에 따라, 용량성 센서들에 의해 검출된 커패시턴스가 변화한다. 용량성 센서들은 커패시턴스 및 대응하는 거리를 나타내는 측정 신호들을 생성하고, 이는 이어서 갭의 폭을 결정하도록 사용될 수도 있다. 용량성 센서들은 공지된 거리 (예를 들어, 미리 결정된 (given) 재료에 대해 공지된 거리) 에 따라 캘리브레이팅될 (calibrate) 수도 있다. 용량성 센서들과 샤워헤드 사이의 거리가 증가함에 따라, 측정 신호들의 정확도는 감소한다. 예를 들어, 측정 신호들의 정확도는 거리에 대해 지수 감쇠 (exponential decay) 를 경험할 수도 있다. Capacitive sensors are configured to measure the distance between the upper surface of the sensor disk and the showerhead. For example, as distance changes, the capacitance detected by capacitive sensors changes. Capacitive sensors generate measurement signals indicative of capacitance and corresponding distance, which may then be used to determine the width of the gap. Capacitive sensors may be calibrated according to a known distance (eg, a known distance for a given material). As the distance between the capacitive sensors and the showerhead increases, the accuracy of the measurement signals decreases. For example, the accuracy of measurement signals may experience exponential decay with distance.

본 개시의 일부 실시 예들에 따른 센서 디스크 또는 기판은 상부 (즉, 샤워헤드-대면) 표면 및 하부 (즉, 기판 지지부-대면) 표면 모두 상에, 용량성 센서들과 같은 센서들을 포함한다. 센서 디스크는 샤워헤드 또는 기판 지지부와 콘택트하지 않고 상부 표면 또는 프로세싱 챔버의 다른 구조체 (예를 들어, 샤워헤드와 같은 가스 분배 디바이스) 와 기판 지지부 사이에 (예를 들어, 스핀들, 로봇 암, 등의 엔드 이펙터 상에) 포지셔닝된다. 예를 들어, 센서 디스크는 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 중간점에 포지셔닝되고 매달릴 (suspend) 수도 있다. A sensor disk or substrate according to some embodiments of the present disclosure includes sensors, such as capacitive sensors, on both the top (i.e., showerhead-facing) surface and the bottom (i.e., substrate support-facing) surface. The sensor disk is positioned between the upper surface or other structure of the processing chamber (e.g., a gas distribution device, such as a showerhead) and the substrate support (e.g., a spindle, robot arm, etc.) without contacting the showerhead or substrate support. is positioned (on the end effector). For example, the sensor disk may be positioned and suspended at the midpoint between the showerhead and the substrate support.

따라서, 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 센서들은 센서 디스크와 샤워헤드 사이의 제 1 거리를 측정하도록 구성되는 한편, 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 용량성 센서들은 센서 디스크와 기판 지지부 사이의 제 2 거리를 측정하도록 구성된다. 제 1 거리, 제 2 거리, 및 센서 디스크의 두께의 합은 샤워헤드와 기판 지지부 사이의 갭의 측정된 폭에 대응한다. 샤워헤드의 틸팅 (즉, 레벨), 샤워헤드의 높이, 및 기판 지지부의 높이 중 적어도 하나는 갭의 측정된 폭에 기초하여 조정될 수 있다. Accordingly, the sensors disposed on the upper surface of the sensor disk are configured to measure the first distance between the sensor disk and the showerhead, while the capacitive sensors disposed on the lower surface of the sensor disk are configured to measure the first distance between the sensor disk and the substrate support. and configured to measure a second distance. The sum of the first distance, the second distance, and the thickness of the sensor disk corresponds to the measured width of the gap between the showerhead and the substrate support. At least one of the tilt (i.e., level) of the showerhead, the height of the showerhead, and the height of the substrate support can be adjusted based on the measured width of the gap.

이제 도 1을 참조하면, 본 개시의 원리들에 따른 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 일 예가 도시된다. 전술한 예는 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착 (plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 시스템들에 관한 것이지만, 다른 플라즈마-기반 기판 프로세싱 챔버들이 사용될 수도 있다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 다른 컴포넌트들을 인클로징하는 (enclose) 프로세싱 챔버 (104) 를 포함한다. 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 상부 전극 (108) 및 하부 전극 (116) 을 포함하는 페데스탈 (112) 과 같은 기판 지지부를 포함한다. 기판 (미도시) 이 프로세싱 동안 상부 전극 (108) 과 하부 전극 (116) 사이의 페데스탈 (112) 상에 배치된다. 단일 프로세싱 챔버 (104) 및 페데스탈 (112) 에 대해 이하에 기술되지만, 본 개시의 원리들은 쿼드 스테이션 모듈 (quad station module; QSM) 과 같은, 복수의 프로세싱 스테이션들 및 페데스탈들을 포함하는 프로세싱 챔버들 및 복수의 프로세싱 챔버들을 포함하는 시스템들에서 구현될 수도 있다. Referring now to FIG. 1, an example of a substrate processing system 100 in accordance with the principles of the present disclosure is shown. Although the above-described example relates to plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) systems, other plasma-based substrate processing chambers may be used. Substrate processing system 100 includes a processing chamber 104 that encloses other components of substrate processing system 100 . Substrate processing system 100 includes a substrate support, such as a pedestal 112 that includes an upper electrode 108 and a lower electrode 116. A substrate (not shown) is placed on the pedestal 112 between the top electrode 108 and the bottom electrode 116 during processing. Although described below with respect to a single processing chamber 104 and pedestal 112, the principles of the present disclosure apply to processing chambers that include a plurality of processing stations and pedestals, such as a quad station module (QSM) and It may also be implemented in systems including a plurality of processing chambers.

단지 예를 들면, 상부 전극 (108) 은 프로세스 가스들을 도입하고 분배하는 샤워헤드 (124) 를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 상부 전극 (108) 은 전도성 플레이트를 포함할 수도 있고 그리고 프로세스 가스들은 또 다른 방식으로 도입될 수도 있다. 일부 예들에서, 하부 전극 (116) 은 비전도성 페데스탈 내에 임베딩된 (embed) 전도성 전극에 대응할 수도 있다. 대안적으로, 페데스탈 (112) 은 하부 전극 (116) 으로서 작용하는 전도성 플레이트를 포함하는 정전 척 (electrostatic chuck) 을 포함할 수도 있다. By way of example only, upper electrode 108 may include a showerhead 124 that introduces and distributes process gases. Alternatively, the top electrode 108 may include a conductive plate and the process gases may be introduced in another manner. In some examples, lower electrode 116 may correspond to a conductive electrode embedded within a non-conductive pedestal. Alternatively, pedestal 112 may include an electrostatic chuck that includes a conductive plate that serves as lower electrode 116.

무선 주파수 (radio frequency; RF) 생성 시스템 (126) 은 플라즈마가 사용될 때 RF 전압을 생성하고 상부 전극 (108) 및/또는 하부 전극 (116) 에 출력한다. 일부 예들에서, 상부 전극 (108) 및 하부 전극 (116) 중 하나는 DC 접지될 수도 있고, AC 접지될 수도 있고, 또는 플로팅 전위에 있을 수도 있다. 단지 예를 들면, RF 생성 시스템 (126) 은 하나 이상의 매칭 및 분배 네트워크들 (130) 에 의해 하부 전극 (116) 및/또는 상부 전극 (108) 에 피딩되는 (feed), RF 전압들을 생성하는 RF 전압 생성기 (128) 와 같은 하나 이상의 RF 전압 생성기들 (128) (예를 들어, 용량성으로-커플링된 (capacitively-coupled) 플라즈마 RF 전력 생성기, 바이어스 RF 전력 생성기, 및/또는 다른 RF 전력 생성기) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, RF 생성기 (128) 는 RF 및/또는 바이어스 전압을 하부 전극 (116) 에 제공한다. 하부 전극 (116) 은 전력 소스 (132) 와 같은 다른 전력 소스들로부터 대안적으로 또는 부가적으로 전력을 수용할 수도 있다. 다른 예에서, RF 전압은 상부 전극 (108) 에 공급될 수도 있고 또는 상부 전극 (108) 은 접지 기준에 연결될 수도 있다. A radio frequency (RF) generation system 126 generates and outputs an RF voltage to the upper electrode 108 and/or lower electrode 116 when plasma is used. In some examples, one of the upper electrode 108 and the lower electrode 116 may be DC grounded, AC grounded, or may be at a floating potential. By way of example only, RF generation system 126 may generate RF voltages that are fed to lower electrode 116 and/or upper electrode 108 by one or more matching and distribution networks 130. One or more RF voltage generators 128, such as voltage generator 128 (e.g., a capacitively-coupled plasma RF power generator, bias RF power generator, and/or other RF power generator ) may also include. For example, as shown, RF generator 128 provides RF and/or bias voltage to lower electrode 116. Lower electrode 116 may alternatively or additionally receive power from other power sources, such as power source 132 . In another example, RF voltage may be supplied to top electrode 108 or top electrode 108 may be connected to a ground reference.

예시적인 가스 전달 시스템 (140) 은 하나 이상의 가스 소스들 (144-1, 144-2, …, 및 144-N) (집합적으로 가스 소스들 (144)) 을 포함하고, 여기서 N은 0보다 더 큰 정수이다. 가스 소스들 (144) 은 하나 이상의 가스들 (예를 들어, 전구체들, 불활성 가스들, 등) 및 이들의 혼합물들을 공급한다. 기화된 전구체가 또한 사용될 수도 있다. 가스 소스들 (144) 중 적어도 하나는 본 개시의 전처리 프로세스에서 사용된 가스들 (예를 들어, NH3, N2, 등) 을 포함할 수도 있다. 가스 소스들 (144) 은 밸브들 (148-1, 148-2, …, 및 148-N) (집합적으로 밸브들 (148)) 및 질량 유량 제어기들 (mass flow controllers; MFC) (152-1, 152-2, …, 및 152-N) (집합적으로 MFC들 (152)) 에 의해 매니폴드 (154) 에 연결된다. 매니폴드 (154) 의 출력은 프로세싱 챔버 (104) 에 피딩된다. 단지 예를 들면, 매니폴드 (154) 의 출력은 샤워헤드 (124) 에 피딩된다. 일부 예들에서, 선택 가능한 (optional) 오존 생성기 (156) 가 MFC들 (152) 과 매니폴드 (154) 사이에 제공될 수도 있다. 일부 예들에서, 기판 프로세싱 시스템 (100) 은 액체 전구체 전달 시스템 (158) 을 포함할 수도 있다. 액체 전구체 전달 시스템 (158) 은 도시된 바와 같이 가스 전달 시스템 (140) 내에 통합될 수도 있고, 또는 가스 전달 시스템 (140) 외부에 있을 수도 있다. 액체 전구체 전달 시스템 (158) 은 버블러 (bubbler), 직접 액체 주입, 증기 인출, 등을 통해 상온에서 액체 및/또는 고체인 전구체들을 제공하도록 구성된다. The exemplary gas delivery system 140 includes one or more gas sources 144-1, 144-2, ..., and 144-N (collectively gas sources 144), where N is greater than zero. It is a larger integer. Gas sources 144 supply one or more gases (eg, precursors, inert gases, etc.) and mixtures thereof. Vaporized precursors may also be used. At least one of the gas sources 144 may include gases (eg, NH 3 , N 2 , etc.) used in the pretreatment process of the present disclosure. Gas sources 144 include valves 148-1, 148-2, ..., and 148-N (collectively valves 148) and mass flow controllers (MFCs) 152- 1, 152-2, ..., and 152-N) (collectively, MFCs 152) are connected to the manifold 154. The output of manifold 154 is fed to processing chamber 104. For example only, the output of manifold 154 is fed to showerhead 124. In some examples, an optional ozone generator 156 may be provided between the MFCs 152 and the manifold 154. In some examples, substrate processing system 100 may include a liquid precursor delivery system 158. Liquid precursor delivery system 158 may be integrated within gas delivery system 140 as shown, or may be external to gas delivery system 140. Liquid precursor delivery system 158 is configured to provide precursors that are liquid and/or solid at room temperature via bubblers, direct liquid injection, vapor withdrawal, etc.

히터 (160) 는 페데스탈 (112) 을 가열하기 위해 페데스탈 (112) 내에 배치된 히터 코일 (162) 에 연결될 수도 있다. 히터 (160) 는 페데스탈 (112) 및 기판의 온도를 제어하도록 사용될 수도 있다. Heater 160 may be connected to a heater coil 162 disposed within pedestal 112 to heat pedestal 112. Heater 160 may be used to control the temperature of pedestal 112 and substrate.

밸브 (164) 및 펌프 (168) 가 프로세싱 챔버 (104) 로부터 반응 물질들을 배기하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (172) 가 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 다양한 컴포넌트들을 제어하도록 사용될 수도 있다. 단지 예를 들면, 제어기 (172) 는 프로세스 가스, 캐리어 가스 및 전구체 가스, 플라즈마 스트라이킹 (strike) 및 소화, 반응 물질들의 제거, 챔버 파라미터들의 모니터링, 등을 제어하도록 사용될 수도 있다. 제어기 (172) 는 기판 프로세싱 시스템 (100) 전체에 배치된 하나 이상의 센서들 (174) 을 통해 프로세스 파라미터들, 프로세싱 챔버 (104) 내의 조건들, 등을 나타내는 측정 신호들을 수신할 수도 있다. A valve 164 and pump 168 may be used to evacuate the reactants from the processing chamber 104. Controller 172 may be used to control various components of substrate processing system 100. By way of example only, controller 172 may be used to control process gas, carrier gas and precursor gas, plasma striking and extinguishing, removal of reactants, monitoring chamber parameters, etc. Controller 172 may receive measurement signals indicative of process parameters, conditions within processing chamber 104, etc. through one or more sensors 174 disposed throughout substrate processing system 100.

본 개시에 따른 제어기 (172) 는 샤워헤드 (124) 와 페데스탈 (112) 사이에 배치된 센서 디스크 (178) 로부터 측정 신호들을 수신하도록 더 구성된다. 예를 들어, 센서 디스크 (178) 는 엔드 이펙터 (182) 상에 배치되고, 그리고 엔드 이펙터 (182) 는 샤워헤드 (124) 와 페데스탈 (112) 사이의 갭에 센서 디스크 (178) 를 포지셔닝한다. 용량성 센서들 (186) 은 센서 디스크 (178) 의 대향하는 상부 표면 및 하부 표면 상에 배치된다. 용량성 센서들은 이하에 더 상세히 기술된 바와 같이 센서 디스크 (178) 와 샤워헤드 (124) 사이 그리고 센서 디스크 (178) 와 페데스탈 (112) 사이의 용량성으로 센싱된 거리들에 기초하여 측정 신호들을 생성한다. 샤워헤드 (124) 와 페데스탈 (112) 사이의 거리에 대해 기술되었지만, 본 개시의 원리들은 또한 프로세싱 챔버 (104) 의 상부 전극, 상부 표면들, 등과 페데스탈 (112) 사이의 거리를 측정하는 데 적용될 수 있다. The controller 172 according to the present disclosure is further configured to receive measurement signals from a sensor disk 178 disposed between the showerhead 124 and the pedestal 112. For example, sensor disk 178 is disposed on end effector 182, and end effector 182 positions sensor disk 178 in the gap between showerhead 124 and pedestal 112. Capacitive sensors 186 are disposed on opposing upper and lower surfaces of sensor disk 178. Capacitive sensors produce measurement signals based on capacitively sensed distances between sensor disk 178 and showerhead 124 and between sensor disk 178 and pedestal 112, as described in more detail below. Create. Although described with respect to the distance between the showerhead 124 and the pedestal 112, the principles of the present disclosure can also be applied to measuring the distance between the pedestal 112, the upper electrode, upper surfaces, and the like of the processing chamber 104. You can.

이제 도 2a, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 본 개시에 따른 센서 디스크 (200) 의 일 실시 예가 샤워헤드 (204) 와 페데스탈 (208) 사이에 포지셔닝된 것으로 도시된다. 예를 들어, 센서 디스크 (200) 는 하나 이상의 프로세싱 스테이션들 (216) 내에 센서 디스크 (200) 를 포지셔닝하도록 구성된 엔드 이펙터 (212) 상에 배치된다. 예를 들어, 엔드 이펙터 (212) 는 엔드 이펙터 (212) 를 상승 및 하강시키고 그리고 프로세싱 스테이션들 (216) 중 2 개 이상 사이에서 엔드 이펙터 (212) 를 회전시키도록 구성된 기계적 인덱서 (224) 의 스핀들 (220) 에 커플링될 수도 있다. 기계적 인덱서 (224) 는 프로세싱 챔버 또는 프로세스 모듈 (예를 들어, 멀티-스테이션 모듈) 내 상이한 프로세싱 스테이션들 사이에서 기판을 이송하도록 구성된 기계적 인덱서에 대응할 수도 있다. Referring now to FIGS. 2A, 2B, and 2C, one embodiment of a sensor disk 200 according to the present disclosure is shown positioned between a showerhead 204 and a pedestal 208. For example, sensor disk 200 is disposed on an end effector 212 configured to position sensor disk 200 within one or more processing stations 216. For example, the end effector 212 may have a spindle of a mechanical indexer 224 configured to raise and lower the end effector 212 and rotate the end effector 212 between two or more of the processing stations 216. It may also be coupled to (220). Mechanical indexer 224 may correspond to a mechanical indexer configured to transfer a substrate between different processing stations within a processing chamber or process module (e.g., a multi-station module).

센서들 (228-1 및 228-2) (집합적으로 센서들 (228) 로서 지칭됨) 은 센서 디스크 (200) 의 상부 표면 (232) 및 하부 표면 (236) 상에 각각 배치된다. 센서들 (228) 은 각각의 센서 전극들을 포함한다. 예를 들어, 센서 전극들은 구리와 같은 고 전도성 재료로 구성된다. 일부 실시 예들에서, 센서 전극들은 부식, 산화, 등을 방지하기 위해 비전도성 코팅을 포함할 수도 있다. 센서들 (228) 각각이 3 개의 센서 전극들을 포함하는 것으로 도시되지만, 다른 실시 예들에서 센서들 (228) 은 더 적거나 더 많은 센서 전극들을 포함할 수도 있다. 센서 전극들 각각의 간격 및 각각의 사이즈들은 또한 가변할 수도 있다. 예를 들어, 센서들 (228) 에 의해 점유된 전체 면적을 증가시키는 것 (예를 들어, 센서 전극들의 직경들을 증가시키는 것) 은 갭 및 틸팅의 검출에 대해 더 우수한 감도를 발생시킬 수도 있다. Sensors 228-1 and 228-2 (collectively referred to as sensors 228) are disposed on the upper surface 232 and lower surface 236, respectively, of the sensor disk 200. Sensors 228 include respective sensor electrodes. For example, sensor electrodes are made of highly conductive materials such as copper. In some embodiments, sensor electrodes may include a non-conductive coating to prevent corrosion, oxidation, etc. Although each of the sensors 228 is shown as including three sensor electrodes, in other embodiments the sensors 228 may include fewer or more sensor electrodes. The spacing and respective sizes of the sensor electrodes may also vary. For example, increasing the overall area occupied by sensors 228 (e.g., increasing the diameters of the sensor electrodes) may result in better sensitivity for detection of gaps and tilting.

도 2b는 상부 표면 (232) 의 등각도를 도시하지만, 도 2c는 하부 표면 (236) 의 등각도를 도시한다. 센서들 (228) 이 용량성 센서들로서 본 명세서에 기술되지만, 센서들 (228) 은 레이저 센서들, 적외선 센서들, 등과 같은 다른 적합한 타입들의 근접 센서들로 구현될 수도 있다. 센서들 (228) 은 센서 디스크 (200) 와 샤워헤드 (204) 사이 그리고 센서 디스크 (200) 와 페데스탈 (208) 사이의 용량적으로 센싱된 거리들에 기초하여 측정 신호들 (240) (예를 들어, 센서들 (228-1) 로부터의 하나 이상의 제 1 측정 신호들 및 센서들 (228-2) 로부터의 하나 이상의 제 2 측정 신호들) 을 생성한다. Figure 2B shows an isometric view of the top surface 232, while Figure 2C shows an isometric view of the bottom surface 236. Although sensors 228 are described herein as capacitive sensors, sensors 228 may be implemented with other suitable types of proximity sensors, such as laser sensors, infrared sensors, etc. Sensors 228 generate measurement signals 240 (e.g. For example, one or more first measurement signals from sensors 228-1 and one or more second measurement signals from sensors 228-2.

도시된 바와 같이 3 개의 센서들 (228) 이 센서 디스크 (200) 의 측면 각각 상에 배치되지만, 다른 실시 예들에서, 더 적은 (예를 들어, 1 또는 2 개) 또는 더 많은 (예를 들어, 4 개 이상) 센서들 (228) 이 측면 각각 상에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 센서들 (228) 의 수가 증가함에 따라, 샤워헤드 (204) 와 페데스탈 (208) 사이의 거리, 샤워헤드 (204) 의 틸팅, 등이 상승된 정확도로 결정될 수 있다. As shown three sensors 228 are disposed on each side of the sensor disk 200, but in other embodiments there may be fewer (e.g. 1 or 2) or more (e.g. Four or more) sensors 228 may be provided on each side. For example, as the number of sensors 228 increases, the distance between the showerhead 204 and the pedestal 208, the tilt of the showerhead 204, etc. can be determined with increased accuracy.

예를 들어, 센서 디스크 (200) 는 샤워헤드 (204) 와 페데스탈 (208) 사이의 갭 G에 포지셔닝된다. 센서들 (228-1) 은 센서 디스크 (200) 의 상부 표면 (232) 과 샤워헤드 (204) 사이의 거리 (예를 들어, 갭 g1의 폭) 에 기초하여 측정 신호들 (240) 을 생성하도록 구성된다. 즉, 센서들 (228-1) 은 상향 대면한다 (upward facing). 반대로, 센서들 (228-2) 은 하부 표면 (236) 과 페데스탈 (208) 사이의 거리 (예를 들어, 갭 g2의 폭) 에 기초하여 측정 신호들 (240) 을 생성하도록 구성된다. 즉, 센서들 (228-2) 은 하향 대면한다 (downward facing). For example, sensor disk 200 is positioned in gap G between showerhead 204 and pedestal 208. Sensors 228-1 are configured to generate measurement signals 240 based on the distance between the upper surface 232 of sensor disk 200 and the showerhead 204 (e.g., the width of gap g1). It is composed. That is, the sensors 228-1 are facing upward. Conversely, sensors 228-2 are configured to generate measurement signals 240 based on the distance between lower surface 236 and pedestal 208 (e.g., width of gap g2). That is, sensors 228-2 are facing downward.

따라서, 갭 G의 폭은 갭 g1 및 갭 g2의 폭과 (센서들 (228-1 및 228-2) 의 두께를 포함하는) 센서 디스크 (200) 의 두께 t의 합에 대응한다 (즉, G = g1 + g2 + t). 도 2a에서 센서들 (228-1 및 228) 은 센서 디스크 (200) 로부터 상향 및 하향으로 각각 돌출하는 것으로 도시되지만, 실시 예들에서, 센서들 (228) 은 센서들 (228) 의 표면들이 센서 디스크 (200) 의 표면들과 동일 평면 상에 (coplanar) (즉, 같은 높이에 (flush)) 있도록 센서 디스크 (200) 내에 임베딩될 수도 있다. 따라서, 상이한 실시 예들에서, 두께 t는 센서 디스크 (200) 의 상부 표면 (232) 과 하부 표면 (236) 사이의 거리 (즉, 센서 디스크 (200) 의 기판의 두께), 센서들 (228-1 및 228-2) 을 포함하는 센서 디스크 (200) 의 두께, 등에 대응할 수도 있다. Accordingly, the width of gap G corresponds to the sum of the widths of gap g1 and gap g2 and the thickness t of sensor disk 200 (including the thickness of sensors 228-1 and 228-2) (i.e., G = g1 + g2 + t). 2A, sensors 228-1 and 228 are shown projecting upwardly and downwardly from sensor disk 200, respectively, but in embodiments, sensors 228 have surfaces of sensors 228 protruding from sensor disk 200. It may be embedded within the sensor disk 200 so that it is coplanar (i.e., flush) with the surfaces of 200 . Accordingly, in different embodiments, the thickness t is the distance between the upper surface 232 and the lower surface 236 of the sensor disk 200 (i.e., the thickness of the substrate of the sensor disk 200), the sensors 228-1 and 228-2), the thickness of the sensor disk 200, etc.

센서들 (228) 은 갭 g1 및 갭 g2의 폭들에 기초하여 가변하는 커패시턴스에 기초하여 측정 신호들 (240) 을 생성한다. 예를 들어, 센서들 (228) 각각은 센서 (228) (예를 들어, 센서 (228) 의 전극 또는 하부 플레이트) 를 여기하기 (excite) 위해 공지된 진폭 및 주파수로 기준 신호 (예를 들어, 사인파 파형, 구형 (square) 파형, 등을 갖는 여기 신호) 를 생성하도록 구성될 수도 있다. 결과적으로, 커패시터는 센서 (228) 와 샤워헤드 (204) 및 페데스탈 (208) 각각의 표면 사이에 형성된다. 각각의 센서 (228) 에 의해 측정될 때 발생되는 커패시터의 커패시턴스는 용량성 센서와 샤워헤드 (204) 또는 페데스탈 (208) 의 대응하는 표면 사이의 거리를 나타낸다. 즉, 용량성 센서들 (228-1) 의 커패시턴스들은 용량성 센서들 (228-1) 과 샤워헤드 (204) 의 대응하는 부분들 사이의 각각의 거리들을 나타낸다. 반대로, 용량성 센서들 (228-2) 의 커패시턴스들은 용량성 센서들 (228-2) 과 페데스탈 (208) 의 대응하는 부분들 사이의 각각의 거리들을 나타낸다. Sensors 228 generate measurement signals 240 based on capacitance that varies based on the widths of gap g1 and gap g2. For example, each of the sensors 228 may transmit a reference signal (e.g., a reference signal (e.g., may be configured to generate an excitation signal having a sinusoidal waveform, a square waveform, etc. As a result, a capacitor is formed between the sensor 228 and the surfaces of each of the showerhead 204 and pedestal 208. The capacitance of the capacitor as measured by each sensor 228 represents the distance between the capacitive sensor and the corresponding surface of the showerhead 204 or pedestal 208. That is, the capacitances of the capacitive sensors 228-1 represent respective distances between the capacitive sensors 228-1 and corresponding portions of the showerhead 204. Conversely, the capacitances of capacitive sensors 228-2 represent respective distances between capacitive sensors 228-2 and corresponding portions of pedestal 208.

따라서, 측정 신호들 (240) 은 센서들 (228) 의 커패시턴스들을 나타내고, 이는 결국 센서들 각각과 샤워헤드 (204) 또는 페데스탈 (208) 의 각각의 부분들 사이의 거리들을 나타낸다. 예를 들어, 측정 신호들 (240) 은 각각의 커패시턴스들의 디지털 값들 또는 아날로그 값들을 포함할 수도 있다. 일 실시 예에서, 센서들 (228) 은 커패시턴스를 나타내는 가변 레지스턴스 또는 리액턴스를 측정하고, 측정된 가변 레지스턴스 또는 리액턴스에 기초하여 커패시턴스를 결정하고, 그리고 커패시턴스를 나타내는 (측정 신호들 (240) 각각의 신호로서) 디지털 값을 출력하도록 구성된다. Accordingly, the measurement signals 240 represent the capacitances of the sensors 228, which in turn represent the distances between each of the sensors and respective portions of the showerhead 204 or pedestal 208. For example, measurement signals 240 may include digital values or analog values of respective capacitances. In one embodiment, sensors 228 measure variable resistance or reactance indicative of capacitance, determine capacitance based on the measured variable resistance or reactance, and measure a respective signal indicative of capacitance (measurement signals 240). (as) is configured to output a digital value.

일부 실시 예들에서, 측정 신호들 (240) 은 무선 인터페이스 (244) 와 같은 통신 인터페이스에 제공된다. 무선 인터페이스 (244) 는 제어기 (252) 와 같은 프로세싱 스테이션 (216) 외부의 디바이스로 측정 신호들 (240) 을 (즉, 커패시턴스를 나타내는 디지털 값을 포함하는 무선 신호들 (248) 로서) 송신한다. 예를 들어, 제어기 (252) 는 도 1의 제어기 (172) 에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 무선 인터페이스 (244) 는 측정된 신호들 (240) 을 실시간으로 또는 거의 실시간으로 제어기 (252) 로 송신할 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 센서 디스크 (200) 는 센서 디스크 (200) 가 프로세싱 스테이션 (216) 으로부터 제거될 때 회수될 (retrieve) 수도 있는, 측정 신호들 (240) 에 대응하는 측정 데이터를 저장하도록 구성된 메모리를 포함할 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 무선 인터페이스 (244) 는 측정 데이터를 배치들 (batches) 로 (예를 들어, 4-스테이션 챔버에서, 무선 인터페이스 (244) 는 측정 데이터를 제어기 (252) 로 송신하기 전에 모든 4 개의 스테이션들이 측정될 때까지 대기할 수도 있음) 또는 주기적으로 (즉, 설정된 시간량이 경과된 후) 송신하기 위해 메모리와 상호 작용할 수도 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 센서 디스크 (200) 는 하나 이상의 배터리들 (256) 을 포함할 수도 있다. 배터리 (256) 는 센서들 (228) 및 무선 인터페이스 (244) 에 전력을 제공한다. 배치 또는 주기적인 송신들은 무선 인터페이스 (244) 의 전력 소비를 감소시킬 수도 있다. In some embodiments, measurement signals 240 are provided to a communication interface, such as wireless interface 244. Wireless interface 244 transmits measurement signals 240 (i.e., as wireless signals 248 containing a digital value representing capacitance) to a device external to processing station 216, such as controller 252. For example, controller 252 corresponds to controller 172 in FIG. 1 . In some embodiments, wireless interface 244 may transmit measured signals 240 to controller 252 in real time or near real time. In other embodiments, sensor disk 200 includes a memory configured to store measurement data corresponding to measurement signals 240 that may be retrieved when sensor disk 200 is removed from processing station 216. It may also include . In some embodiments, wireless interface 244 transmits measurement data in batches (e.g., in a 4-station chamber, wireless interface 244 transmits measurement data to all 4 stations before transmitting it to controller 252). It may wait until several stations are measured) or it may interact with memory to transmit periodically (i.e., after a set amount of time has elapsed). As shown in FIG. 2B, sensor disk 200 may include one or more batteries 256. Battery 256 provides power to sensors 228 and wireless interface 244. Batch or periodic transmissions may reduce power consumption of wireless interface 244.

따라서, 센서 디스크 (200) 는 페데스탈 (208) 로 핸드오프되지 (hand off) 않고 (즉, 페데스탈 (208) 상에 배치되지 (place) 않고) 갭 G의 폭을 결정하도록 구성된다. 또한, 센서 디스크 (200) 는 엔드 이펙터 (212) 상에 남아 있는 동안 각각의 갭들을 측정하도록 복수의 프로세싱 스테이션들을 통해 회전될 수 있어, 갭들을 측정하는 데 필요한 시간량을 감소시키고, 엔드 이펙터 (212) 와 페데스탈 (208) 사이의 핸드오프들 (handoffs) 과 연관된 입자 생성을 감소시키는, 등을 한다. Accordingly, sensor disk 200 is configured to determine the width of gap G without being handed off to (i.e., placed on) pedestal 208. Additionally, the sensor disk 200 can be rotated through a plurality of processing stations to measure individual gaps while remaining on the end effector 212, reducing the amount of time needed to measure the gaps and allowing the end effector (212) to reducing particle generation associated with handoffs between 212) and pedestal 208, etc.

또한, 센서 디스크 (200) 가 엔드 이펙터 (212) 상에 남아 있기 때문에, 센서 디스크 (200), 샤워헤드 (204) 와 페데스탈 (208) 사이에 필요한 간격 (clearance) 이 감소될 수도 있다. 즉, 엔드 이펙터 (212) 가 센서 디스크 (200) 를 페데스탈 (208) 상에 배치하지 않기 때문에, 엔드 이펙터 (212) 는 측정 동안 프로세싱 스테이션 (216) 으로부터 제거되고 하강될 필요가 없다. 따라서, 센서들 (228) 을 포함하는 센서 디스크 (200) 의 두께는 센서들 (228) 과 샤워헤드 (204) 및 페데스탈 (208) 의 표면들 사이의 거리를 감소시키도록 (예를 들어, 10 ㎜ 이상으로) 증가될 수 있다. Additionally, because sensor disk 200 remains on end effector 212, the required clearance between sensor disk 200, showerhead 204 and pedestal 208 may be reduced. That is, because the end effector 212 does not place the sensor disk 200 on the pedestal 208, the end effector 212 does not need to be lowered and removed from the processing station 216 during the measurement. Accordingly, the thickness of the sensor disk 200 containing the sensors 228 is adjusted to reduce the distance between the sensors 228 and the surfaces of the showerhead 204 and the pedestal 208 (e.g., 10 mm or more) can be increased.

예를 들어, 대략 17.0 ㎜ (예를 들어, 17.0 ㎜의 10 % 이내) 의 갭 G 및 대략 11.0 ㎜ (예를 들어, 11.0 ㎜의 10 % 이내) 의 센서 디스크 (200) 의 두께 t에 대해, 갭 g1 및 갭 g2 각각은 대략 3.0 ㎜ (예를 들어, 3.0 ㎜의 10 % 이내) 로 감소될 수도 있다. 이와 같이, 20.0 ㎜ 미만의 갭 G에 대해 센서 디스크 (200) 의 두께 t는 갭 G의 폭의 적어도 60 % (예를 들어, 60 % 내지 70 %) 일 수도 있다. 갭 G의 폭이 증가함에 따라, 상대적으로 작은 (예를 들어, 5.0 ㎜ 미만, 3 ㎜ 이하, 등의) 갭 g1 및 갭 g2를 유지하도록 센서 디스크 (200) 의 두께 t는 증가될 수도 있다. 센서들 (228) 의 정확도 (즉, 커패시턴스와 거리 사이의 관계의 정확도) 는 거리에 반비례하고 거리가 감소함에 따라 지수적으로 증가한다. 따라서, 두께 t를 증가시키는 것은 측정 신호들 (240) 의 정확도를 상승시킨다. For example, for a gap G of approximately 17.0 mm (e.g., within 10% of 17.0 mm) and a thickness t of sensor disk 200 of approximately 11.0 mm (e.g., within 10% of 11.0 mm), Gap g1 and gap g2 may each be reduced to approximately 3.0 mm (eg, within 10% of 3.0 mm). Likewise, for gap G of less than 20.0 mm, the thickness t of sensor disk 200 may be at least 60% (e.g., 60% to 70%) of the width of gap G. As the width of gap G increases, the thickness t of sensor disk 200 may be increased to maintain gap g1 and gap g2 relatively small (e.g., less than 5.0 mm, less than or equal to 3 mm, etc.). The accuracy of sensors 228 (i.e., the accuracy of the relationship between capacitance and distance) is inversely proportional to distance and increases exponentially as distance decreases. Accordingly, increasing the thickness t increases the accuracy of measurement signals 240.

일부 실시 예들에서, 하부 표면 (236) 은 편평하고 (예를 들어, 평면형이고) 그리고 엔드 이펙터 (212) 상에 지지된다. 다른 실시 예들에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 하부 표면 (236) 은 엔드 이펙터 (212) 를 수용하도록 구성된 리세스된 영역 또는 소켓 (260) 을 포함한다. 즉, 리세스된 영역 (260) 의 형상은 엔드 이펙터 (212) 가 센서 디스크 (200) 의 하부 표면 (236) 내에 리세스되게 엔드 이펙터 (212) 를 수용하도록 (accommodate) 구성된다. 예를 들어, 리세스된 영역 (260) 은 센서 디스크 (200) 의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장한다. 센서 디스크 (200) 가 엔드 이펙터 (212) 상에 지지될 때, 엔드 이펙터 (212) 의 하부 표면 (264) 은 (도시된 바와 같이) 센서 디스크 (200) 의 하부 표면 (236) 과 같은 높이에 (즉, 동일 평면 상에) 있을 수도 있거나 하부 표면 (236) 약간 (예를 들어, 0 내지 1.5 ㎜) 위 또는 아래일 수도 있다. 이 방식으로, 엔드 이펙터 (212) 는 센서 디스크 (200) 의 두께 t에 상관 없이 갭 g1 및 갭 g2가 거의 동일하도록 (예를 들어, 서로 5 % 이내) 샤워헤드 (204) 와 페데스탈 (208) 사이의 중간점에 센서 디스크 (200) 를 더 용이하게 포지셔닝할 수 있다. In some embodiments, lower surface 236 is flat (e.g., planar) and supported on end effector 212. In other embodiments, as shown in FIG. 2C, lower surface 236 includes a recessed area or socket 260 configured to receive end effector 212. That is, the shape of the recessed area 260 is configured to accommodate the end effector 212 such that the end effector 212 is recessed within the lower surface 236 of the sensor disk 200. For example, recessed area 260 extends from the outer edge of sensor disk 200 to the central area. When the sensor disk 200 is supported on the end effector 212, the lower surface 264 of the end effector 212 is flush with the lower surface 236 of the sensor disk 200 (as shown). (i.e., on the same plane) or slightly above or below the lower surface 236 (e.g., 0 to 1.5 mm). In this manner, the end effector 212 connects the showerhead 204 and pedestal 208 such that gap g1 and gap g2 are approximately the same (e.g., within 5% of each other) regardless of the thickness t of sensor disk 200. The sensor disk 200 can be more easily positioned at the midpoint between the two sides.

일부 실시 예들에서, 페데스탈 (208) (또는, 페데스탈 (208) 의 상부 표면) 은 세라믹과 같은 비금속으로 구성될 수도 있다. 따라서, 페데스탈 (208) 의 상부 표면은 센서들 (228-2) 과 함께 커패시터를 형성하도록 구성되지 않을 수도 있다. 이들 실시 예들에서, 금속 플레이트, 링, 또는 다른 구조체 (예를 들어, 금속 디스크 (268) 로서 도 2a에 도시됨) 는 센서들 (228-2) 에 의해 검출될 수 있는 금속성 (metallic) 표면을 제공하도록 페데스탈 (208) 상에 선택 가능하게 배치될 수도 있다. 예를 들어, 금속 디스크 (268) 는 같은 거리들이 실질적으로 같은 커패시턴스들에 대응하도록 샤워헤드 (204) 와 동일한 재료를 포함한다. 갭 g2의 계산은 금속 디스크 (268) 의 공지된 두께를 고려하는 (예를 들어, 추가하는) 것을 포함할 수도 있다. 다른 실시 예들에서, 금속 디스크 (268) 는 갭 g2를 감소시키고 용량성 센싱의 정확도를 상승시키도록 페데스탈 (208) 상에 배치될 수도 있다. In some embodiments, pedestal 208 (or the top surface of pedestal 208) may be comprised of a non-metal, such as ceramic. Accordingly, the top surface of pedestal 208 may not be configured to form a capacitor with sensors 228-2. In these embodiments, a metal plate, ring, or other structure (e.g., shown in FIG. 2A as metal disk 268) has a metallic surface that can be detected by sensors 228-2. It may be selectably placed on the pedestal 208 to provide. For example, metal disk 268 includes the same material as showerhead 204 such that equal distances correspond to substantially equal capacitances. Calculation of gap g2 may include taking into account (e.g., adding) a known thickness of metal disk 268. In other embodiments, a metal disk 268 may be placed on the pedestal 208 to reduce the gap g2 and increase the accuracy of capacitive sensing.

도 2d에 도시된 또 다른 실시 예에서, 센서 디스크 (200) 는 상부 디스크 (200-1) 및 하부 디스크 (200-2) (집합적으로 센서 디스크 (200) 로서 지칭됨) 를 포함한다. 센서들 (228-1) 은 상부 디스크 (200-1) 의 상부 표면 상에 또는 상부 표면 내에 배치된다. 반대로, 센서들 (228-2) 은 하부 디스크 (200-2) 의 하부 표면 상에 또는 하부 표면 내에 배치된다. 상부 디스크 (200-1) 및 하부 디스크 (200-2) 는 갭 (276) 을 규정하도록 (예를 들어, 복수의 포스트들 (272) 을 사용하여) 함께 커플링된다. 엔드 이펙터 (212) 는 센서 디스크 (200) 를 회수, 지지 및 이송하도록 갭 (276) 내에 삽입된다. 이 방식으로, 센서 디스크 (200) 는 갭 g1 및 갭 g2를 최소화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부 디스크 (200-1) 및 하부 디스크 (200-2) 의 두께들은 갭 g1 및 갭 g2를 감소시키도록 증가될 수도 있다. In another embodiment shown in Figure 2D, sensor disk 200 includes an upper disk 200-1 and a lower disk 200-2 (collectively referred to as sensor disk 200). Sensors 228-1 are disposed on or within the upper surface of upper disk 200-1. Conversely, sensors 228-2 are disposed on or within the lower surface of lower disk 200-2. Upper disk 200-1 and lower disk 200-2 are coupled together (eg, using a plurality of posts 272) to define a gap 276. End effector 212 is inserted into gap 276 to retrieve, support, and transport sensor disk 200. In this way, sensor disk 200 can be configured to minimize gap g1 and gap g2. For example, the thicknesses of upper disk 200-1 and lower disk 200-2 may be increased to reduce gap g1 and gap g2.

상기 기술된 바와 같이 센서 디스크 (200) 는 상부 표면 및 하부 표면 모두 상에 센서들 (228) 을 포함하지만, 또 다른 실시 예에서 센서 디스크 (200) 는 일 표면에만 (예를 들어, 상부 표면 또는 하부 표면 상에만) 센서를 포함할 수도 있다. 이 실시 예에서, 센서 디스크 (200) 는 제 1 갭 g1을 측정하기 위해, 먼저 제 1 배향으로 (즉, 제 1 방향으로, 예컨대 샤워헤드 (204) 를 향해 상향으로 대면하는 센서 (228) 와 함께) 엔드 이펙터 (212) 상에 배치될 수도 있다. 이어서 센서 디스크 (200) 는 제 2 갭 g2를 측정하기 위해 센서 (228) 가 반대편, 제 2 방향으로 (즉, 페데스탈 (208) 을 향해 하향으로) 대면하도록 제 2 배향으로 배치될 (즉, 뒤집힐 (flip)) 수도 있다. As described above, sensor disk 200 includes sensors 228 on both the top surface and the bottom surface, but in another embodiment sensor disk 200 only has sensors 228 on one surface (e.g., the top surface or the bottom surface). (only on the bottom surface). In this embodiment, the sensor disk 200 is first positioned in a first orientation (i.e. in a first direction, for example with the sensor 228 facing upward towards the showerhead 204) to measure the first gap g1. together) may be disposed on the end effector 212. The sensor disk 200 is then placed in a second orientation (i.e., flipped over) such that the sensor 228 faces in the opposite, second direction (i.e., downward toward the pedestal 208) to measure the second gap g2. (flip)) You can also.

도 3은 본 개시에 따른 센서 디스크 (예를 들어, 센서 디스크 (200)) 를 사용하여 제 1 구조체 (예를 들어, 프로세싱 챔버의 상부 표면, 샤워헤드 (204) 와 같은 샤워헤드, 등) 와 제 2 구조체 (예를 들어, 프로세싱 챔버의 하부 표면, 페데스탈 (208) 과 같은 페데스탈, 등) 사이의 거리를 결정하는 방법 (300) 의 일 실시 예이다. (302) 에서, 방법 (300) (예를 들어, 제어기 (252)) 은 센서들 (228) 과 각각의 표면들 사이의 거리들과 측정된 커패시턴스들을 상관시키는 캘리브레이션 데이터를 생성하고 저장하도록 캘리브레이션 프로세스를 수행한다. 예를 들어, 캘리브레이션 프로세스는 샤워헤드 (204) 및 페데스탈 (208), 등과 동일한 재료들로 구성된, 공지된 거리에 배치된 샤워헤드 및 페데스탈을 포함하는 프로세싱 스테이션에서 수행될 수도 있다. 이 방식으로, 방법 (300) 은 센서들 (228) 과 샤워헤드 및 페데스탈의 각각의 표면들 사이의 실제 거리들과 센서들 (228) 에 의해 결정된 측정된 커패시턴스들을 상관시키는 데이터를 저장한다. 3 shows a first structure (e.g., an upper surface of a processing chamber, a showerhead, such as showerhead 204, etc.) using a sensor disk (e.g., sensor disk 200) according to the present disclosure. This is one embodiment of a method 300 of determining a distance between a second structure (e.g., a lower surface of a processing chamber, a pedestal such as pedestal 208, etc.). At 302, method 300 (e.g., controller 252) performs a calibration process to generate and store calibration data correlating measured capacitances with distances between sensors 228 and respective surfaces. Perform. For example, the calibration process may be performed at a processing station that includes showerhead 204 and pedestal 208, etc., composed of the same materials and disposed at a known distance. In this way, method 300 stores data correlating measured capacitances determined by sensors 228 with actual distances between sensors 228 and respective surfaces of the showerhead and pedestal.

(304) 에서, 센서 디스크 (200) 는 기계적 인덱서 (224) 로 (예를 들어, 엔드 이펙터 (212) 상에) 이송된다. 예를 들어, 센서 디스크 (200) 는 멀티-스테이션 프로세스 모듈의 로딩 스테이션에서 이송 로봇으로부터 엔드 이펙터 (212) 로 핸드오프된다. (308) 에서, 엔드 이펙터 (212) 는 제 1 프로세싱 스테이션에서 샤워헤드와 페데스탈 사이에 센서 디스크 (200) 를 포지셔닝한다. 일부 실시 예들에서, 제 1 프로세싱 스테이션은 로딩 스테이션이다. 다른 실시 예들에서, 기계적 인덱서 (224) 는 로딩 스테이션과 상이한 프로세싱 스테이션에서 센서 디스크 (200) 를 포지셔닝하도록 회전한다. At 304, sensor disk 200 is transferred to mechanical indexer 224 (e.g., on end effector 212). For example, sensor disk 200 is handed off from a transfer robot to end effector 212 at a loading station in a multi-station process module. At 308, the end effector 212 positions the sensor disk 200 between the showerhead and the pedestal at the first processing station. In some embodiments, the first processing station is a loading station. In other embodiments, mechanical indexer 224 rotates to position sensor disk 200 at a processing station different from the loading station.

(312) 에서, 방법 (300) (예를 들어, 제어기 (252) 에 응답하여 기계적 인덱서 (224)) 은 샤워헤드와 로딩 스테이션 사이의 미리 결정된 포지션에 있는 센서 디스크 (200) 를 포지셔닝한다. 단지 예를 들면, 미리 결정된 포지션은 샤워헤드와 로딩 스테이션 사이의 중간점 (즉, 중간점 포지션) 이다. 예를 들어, 기계적 인덱서 (224) 는 센서 디스크 (200) 의 수직 포지션을 조정하기 위해 엔드 이펙터 (212) 를 상승 및 하강시키도록 구성된다. 방법 (300) (예를 들어, 제어기 (252)) 은 상이한 수직 포지션들에 있는 센서들 (228-1 및 228-2) 의 상대적인 커패시턴스들에 기초하여 중간점을 결정한다. At 312, method 300 (e.g., mechanical indexer 224 in response to controller 252) positions sensor disk 200 at a predetermined position between the showerhead and the loading station. By way of example only, the predetermined position is the midpoint between the showerhead and the loading station (i.e. the midpoint position). For example, mechanical indexer 224 is configured to raise and lower end effector 212 to adjust the vertical position of sensor disk 200. Method 300 (e.g., controller 252) determines the midpoint based on the relative capacitances of sensors 228-1 and 228-2 at different vertical positions.

일 실시 예에서, 기계적 인덱서 (224) 는 상이한 포지션들을 통해 (예를 들어, 최하단 포지션으로부터 최상단 포지션으로 또는 그 반대로) 센서 디스크 (200) 를 조정하고 그리고 상이한 포지션들에 있는 센서들 (228-1 및 228-2) 의 커패시턴스들을 측정한다. 최하단 포지션에서, 센서들 (228-2) 의 커패시턴스들은 더 클 것 (페데스탈까지 상대적으로 더 작은 거리를 나타냄) 인 반면, 센서들 (228-1) 의 커패시턴스들은 더 낮을 것 (샤워헤드까지 상대적으로 더 큰 거리를 나타냄) 이다. 반대로, 최상단 포지션에서, 센서들 (228-2) 의 커패시턴스들은 더 낮을 것 (페데스탈까지 상대적으로 더 큰 거리를 나타냄) 인 반면, 센서들 (228-1) 의 커패시턴스들은 더 클 것(샤워헤드까지 상대적으로 더 작은 거리를 나타냄) 이다. In one embodiment, mechanical indexer 224 adjusts sensor disk 200 through different positions (e.g., from the lowest position to the highest position or vice versa) and controls sensors 228-1 at different positions. and 228-2) are measured. In the lowest position, the capacitances of sensors 228-2 will be larger (representing a relatively smaller distance to the pedestal), while the capacitances of sensors 228-1 will be lower (representing a relatively smaller distance to the showerhead). indicates a greater distance). Conversely, in the top position, the capacitances of sensors 228-2 will be lower (representing a relatively greater distance to the pedestal), while the capacitances of sensors 228-1 will be larger (representing a relatively greater distance to the showerhead). represents a relatively smaller distance).

포지션들 각각에서, 방법 (300) 은 센서들 (228-1) 의 커패시턴스들 (예를 들어, 센서들 (228-1) 중 2 개 이상의 평균 커패시턴스) 과 센서들 (228-2) 의 커패시턴스들 (예를 들어, 센서들 (228-2) 중 2 개 이상의 평균 커패시턴스) 사이의 차를 결정한다. 센서들 (228-1 및 228-2) 의 커패시턴스들 사이의 가장 작은 차에 대응하는 포지션은 샤워헤드와 페데스탈 사이의 중간점에 대응한다 (예를 들어, 샤워헤드와 페데스탈의 표면들의 재료들이 동일하다고 가정함). 즉, 방법 (300) 은 센서 디스크 (200) 의 대향하는 표면들과 샤워헤드 및 페데스탈의 각각의 표면들 사이의 거리들이 동일할 것이기 때문에 센서 디스크 (200) 가 중간점에 포지셔닝될 때 센서들 (228-1 및 228-2) 에 의해 측정된 커패시턴스들이 실질적으로 동일할 것이라고 가정할 수도 있다. At each of the positions, method 300 measures the capacitances of sensors 228-1 (e.g., the average capacitance of two or more of sensors 228-1) and the capacitances of sensors 228-2. Determine the difference between (e.g., the average capacitance of two or more of the sensors 228-2). The position corresponding to the smallest difference between the capacitances of sensors 228-1 and 228-2 corresponds to the midpoint between the showerhead and the pedestal (e.g., if the materials of the surfaces of the showerhead and pedestal are the same) assuming it does). That is, method 300 allows the sensors ( It may be assumed that the capacitances measured by 228-1 and 228-2) will be substantially the same.

(316) 에서, 방법 (300) 은 (예를 들어, 중간점 포지션과 같은 미리 결정된 포지션에 있는 센서 디스크 (200) 를 사용하여) 센서들 (228-1 및 228-2) 각각의 커패시턴스들을 측정한다. 예를 들어, 상기 기술된 바와 같이, 센서들 (228) 은 디지털 값들로서 제어기 (252) 로 송신되는 측정된 커패시턴스들을 나타내는 측정 신호들 (240) 을 생성한다. (320) 에서, 방법 (300) (예를 들어, 제어기 (252)) 은 커패시턴스들에 기초하여 샤워헤드와 페데스탈의 각각의 부분들 사이의 거리들 (예를 들어, 갭 G의 폭들) 을 계산한다. 예를 들어, 제어기 (252) 는 측정된 커패시턴스들 및 센서들 (228) 각각에 대한 거리에 커패시턴스를 상관시키는 저장된 캘리브레이션 데이터에 기초하여 거리들을 계산한다. 제어기 (252) 는 회수, 디스플레이, 등을 위해 계산된 거리들을 저장할 수도 있다. At 316, method 300 measures the capacitances of each of sensors 228-1 and 228-2 (e.g., using sensor disk 200 at a predetermined position, such as the midpoint position). do. For example, as described above, sensors 228 generate measurement signals 240 representing measured capacitances that are transmitted as digital values to controller 252. At 320, method 300 (e.g., controller 252) calculates distances (e.g., widths of gap G) between respective portions of the showerhead and pedestal based on the capacitances. do. For example, controller 252 calculates distances based on the measured capacitances and stored calibration data that correlates the capacitance to the distance for each of the sensors 228. Controller 252 may store the calculated distances for recall, display, etc.

기술된 바와 같이, 방법 (300) 은 중간점 포지션에 있는 센서 디스크 (200) 와의 거리들을 결정하지만, 다른 실시 예들에서, 중간점 포지션을 결정하지 않고, 중간점 포지션 이외의 포지션들, 등에 있는 센서 디스크 (200) 를 사용하여, 커패시턴스들 및 거리들이 결정될 수 있다. 예를 들어, 기계적 인덱서 (224) 는 프로세스 동안 동일한 공칭 (nominal) 또는 캘리브레이팅된 포지션을 유지하고 그리고 센서 디스크 (200) 의 수직 포지션을 조정하지 않고 각각의 샤워헤드들과 페데스탈들 사이의 거리들을 측정하도록 복수의 프로세싱 스테이션들을 통해 센서 디스크 (200) 를 회전시킬 수도 있다. As described, the method 300 determines distances with the sensor disk 200 at the midpoint position, but in other embodiments, the midpoint position is not determined, but the sensor is at positions other than the midpoint position, etc. Using disk 200, capacitances and distances can be determined. For example, the mechanical indexer 224 maintains the same nominal or calibrated position during the process and the distance between each showerhead and the pedestals without adjusting the vertical position of the sensor disk 200. The sensor disk 200 may be rotated through a plurality of processing stations to measure the sensors.

(322) 에서, 프로세싱 스테이션들 중 하나 이상의 샤워헤드 및/또는 페데스탈은 측정된 갭 G에 기초하여 선택 가능하게 조정될 수도 있다. 측정된 갭 G는 샤워헤드가 틸팅된다는 것, 샤워헤드와 페데스탈 사이의 거리가 목표된 거리보다 더 크거나 더 작다는 것, 등을 나타낼 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 조정은 (예를 들어, 서비스 동안 프로세스 모듈의 내부에 액세스함으로써) 수동으로 수행된다. 다른 실시 예들에서, 조정은 제어기 (252) 에 응답하여 각각의 액추에이터들을 사용하여 샤워헤드 및 페데스탈 중 하나 또는 모두를 상승시키거나 하강시킴으로써 자동으로 수행될 수도 있다. 조정은 측정된 갭이 목표된 갭에 대응할 때까지 반복적으로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 방법 (300) 은 목표된 갭이 달성될 때까지 (316, 320, 및 322) 를 반복할 수도 있다. At 322, a showerhead and/or pedestal of one or more of the processing stations may be selectively adjusted based on the measured gap G. The measured gap G may indicate that the showerhead is tilted, that the distance between the showerhead and the pedestal is larger or smaller than the target distance, etc. In some embodiments, coordination is performed manually (e.g., by accessing the internals of a process module during servicing). In other embodiments, the adjustment may be performed automatically by raising or lowering one or both the showerhead and pedestal using respective actuators in response to controller 252. Adjustments may be performed iteratively until the measured gap corresponds to the desired gap. For example, method 300 may repeat 316, 320, and 322 until the desired gap is achieved.

(324) 에서, 방법 (300) 은 또 다른 프로세싱 스테이션에 대해 갭 G를 측정할지 여부를 결정한다. 참이면, 방법 (300) 은 (328) 로 계속된다. 거짓이면, 방법 (300) 은 (332) 로 계속된다. (328) 에서, 방법 (300) (예를 들어, 기계적 인덱서 (224)) 은 또 다른 프로세싱 스테이션에 센서 디스크 (200) 를 포지셔닝하도록 엔드 이펙터 (212) 를 회전시키고 그리고 (312) 로 계속된다. At 324, method 300 determines whether to measure gap G for another processing station. If true, method 300 continues with 328. If false, method 300 continues with 332. At 328, method 300 (e.g., mechanical indexer 224) rotates end effector 212 to position sensor disk 200 at another processing station and continues with 312.

(332) 에서, 센서 디스크 (200) 는 기계적 인덱서 (224) 로부터 회수된다. 예를 들어, 센서 디스크 (200) 는 로딩 스테이션으로 리턴되고 그리고 이송 로봇을 사용하여 회수된다. 센서 디스크 (200) 는 기판 프로세싱 시스템 내에 (예를 들어, 진공 이송 모듈 또는 장비 프론트 엔드 모듈 (equipment front end module) 내의 버퍼 스테이션에서) 저장되고, 기판 프로세싱 시스템으로부터 회수되고, 또 다른 멀티-스테이션 모듈로 이송되는 등이 될 수도 있다. 방법 (300) 의 하나 이상의 단계들은 샤워헤드 (예를 들어, 샤워헤드 (204)) 와 페데스탈 (예를 들어, 페데스탈 (208)) 사이의 거리를 결정하는 목적을 여전히 달성하면서 생략되거나 재배치될 수도 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 단계 (302) 는 일부 이벤트들에서 생략될 수도 있다. At 332, sensor disk 200 is withdrawn from mechanical indexer 224. For example, sensor disk 200 is returned to a loading station and retrieved using a transfer robot. The sensor disk 200 is stored within a substrate processing system (e.g., in a vacuum transfer module or a buffer station within an equipment front end module), retrieved from the substrate processing system, and transferred to another multi-station module. It may be transferred to . One or more steps of method 300 may be omitted or rearranged while still achieving the purpose of determining the distance between a showerhead (e.g., showerhead 204) and a pedestal (e.g., pedestal 208). there is. For example, calibration step 302 may be omitted in some events.

전술한 기술은 본질적으로 단지 예시이고, 어떠한 방식으로도 본 개시, 이의 적용 예, 또는 사용들을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 광범위한 교시들 (teachings) 은 다양한 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시가 특정한 예들을 포함하지만, 본 개시의 진정한 범위는 다른 수정들이 도면들, 명세서 및 이하의 청구항들의 연구 시 자명해질 것이기 때문에 이렇게 제한되지 않아야 한다. 방법의 하나 이상의 단계들은 본 개시의 원리들을 변경하지 않고 상이한 순서로 (또는 동시에) 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 실시 예들 각각이 특정한 피처들을 갖는 것으로 상기 기술되었지만, 본 개시의 임의의 실시 예에 대해 기술된 이들 피처들 중 임의의 하나 이상의 피처들은, 조합이 명시적으로 기술되지 않아도, 임의의 다른 실시 예들의 피처들로 그리고/또는 임의의 다른 실시 예들의 피처들과 조합하여 구현될 수 있다. 즉, 기술된 실시 예들은 상호 배타적이지 않고, 하나 이상의 실시 예들의 또 다른 실시 예들과의 치환들이 본 개시의 범위 내에 남는다. The foregoing description is merely illustrative in nature and is not intended to limit this disclosure, its application examples, or its uses in any way. The broad teachings of this disclosure may be implemented in various forms. Accordingly, although the disclosure includes specific examples, the true scope of the disclosure should not be so limited as other modifications will become apparent upon study of the drawings, specification, and claims below. It should be understood that one or more steps of the method may be performed in a different order (or simultaneously) without changing the principles of the disclosure. Additionally, although each of the embodiments has been described above as having specific features, any one or more of these features described for any embodiment of the present disclosure may be used in any other embodiment, even if the combination is not explicitly described. It may be implemented with the features of the examples and/or in combination with the features of any other embodiments. That is, the described embodiments are not mutually exclusive, and substitutions of one or more embodiments with other embodiments remain within the scope of the present disclosure.

엘리먼트들 간 (예를 들어, 모듈들, 회로 엘리먼트들, 반도체 층들, 등 간) 의 공간적 관계 및 기능적 관계는, "연결된 (connected)", "인게이지된 (engaged)", "커플링된 (coupled)", "인접한 (adjacent)", "옆에 (next to)", "~의 상단에 (on top of)", "위에 (above)", "아래에 (below)" 및 "배치된 (disposed)"을 포함하는, 다양한 용어들을 사용하여 기술된다. "직접적"인 것으로 명시적으로 기술되지 않는 한, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 간의 관계가 상기 개시에서 기술될 때, 이 관계는 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 다른 중개하는 엘리먼트들이 존재하지 않는 직접적인 관계일 수 있지만, 또한 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에 (공간적으로 또는 기능적으로) 하나 이상의 중개하는 엘리먼트들이 존재하는 간접적인 관계일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 구 A, B 및 C 중 적어도 하나는 비배타적인 논리 OR를 사용하여, 논리적으로 (A 또는 B 또는 C) 를 의미하는 것으로 해석되어야 하고, "적어도 하나의 A, 적어도 하나의 B 및 적어도 하나의 C"를 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다. Spatial and functional relationships between elements (e.g., between modules, circuit elements, semiconductor layers, etc.) are defined as “connected,” “engaged,” “coupled ( coupled", "adjacent", "next to", "on top of", "above", "below", and "placed It is described using various terms, including “disposed”. Unless explicitly described as “direct,” when a relationship between a first element and a second element is described in the above disclosure, this relationship is defined as one in which no other intermediary elements exist between the first and second elements. It may be a direct relationship, but it may also be an indirect relationship where one or more intermediary elements (spatially or functionally) exist between the first element and the second element. As used herein, at least one of the phrases A, B and C should be interpreted to mean logically (A or B or C), using the non-exclusive logical OR, and "at least one of A, It should not be interpreted to mean “at least one B and at least one C.”

일부 구현 예들에서, 제어기는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는 시스템의 일부이다. 이러한 시스템들은 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱을 위한 플랫폼 또는 플랫폼들 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에, 그리고 프로세싱 이후에 그들의 동작을 제어하기 위한 전자 장치 (electronics) 와 통합될 수도 있다. 전자 장치는 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부분들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 시스템의 프로세싱 요건들 및/또는 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정들, 진공 설정들, 전력 설정들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정들, RF 매칭 회로 설정들, 주파수 설정들, 플로우 레이트 설정들, 유체 전달 설정들, 포지션 및 동작 설정들, 툴 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드 록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그래밍될 수도 있다. In some implementations, a controller is part of a system that may be part of the examples described above. These systems may include semiconductor processing equipment, including a processing tool or tools, a chamber or chambers, a platform or platforms for processing, and/or specific processing components (wafer pedestal, gas flow system, etc.). These systems may be integrated with electronics to control their operation before, during, and after processing of the semiconductor wafer or substrate. An electronic device may be referred to as a “controller” that may control a system or various components or subparts of systems. The controller may control delivery of processing gases, temperature settings (e.g., heating and/or cooling), pressure settings, vacuum settings, power settings, radio frequency (e.g., heating and/or cooling), depending on the processing requirements and/or type of system. RF) generator settings, RF matching circuit settings, frequency settings, flow rate settings, fluid delivery settings, position and motion settings, load locks connected or interfaced to the tool and other transfer tools and/or specific system. It may be programmed to control any of the processes disclosed herein, including wafer transfers to a furnace.

일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 동작을 제어하고, 세정 동작들을 가능하게 하고, 엔드포인트 측정들을 가능하게 하는, 등을 하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자 장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSPs), 주문형 반도체 (application specific integrated circuits; ASICs) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 수행하기 위한 동작 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기와 통신하는 또는 시스템과 통신하는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시 예들에서, 동작 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 옥사이드들, 실리콘, 실리콘 다이옥사이드, 표면들, 회로들 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다. Generally speaking, a controller includes various integrated circuits, logic, memory and/or components that receive instructions, issue instructions, control operation, enable cleaning operations, enable endpoint measurements, etc. It may also be defined as an electronic device with software. Integrated circuits include chips in the form of firmware that store program instructions, digital signal processors (DSPs), chips defined as application specific integrated circuits (ASICs), and/or program instructions (e.g., software). It may also include one or more microprocessors or microcontrollers that execute. Program instructions may be instructions that communicate with a controller or with a system in the form of various individual settings (or program files) that specify operating parameters for performing a particular process on or for a semiconductor wafer. In some embodiments, operating parameters may be used by process engineers to achieve one or more processing steps during fabrication of dies of one or more layers, materials, metals, oxides, silicon, silicon dioxide, surfaces, circuits and/or wafers. It may be part of a recipe prescribed by .

제어기는, 일부 구현 예들에서, 시스템과 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 그렇지 않으면 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 팹 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 동작들의 현 진행을 모니터링하거나, 과거 제조 동작들의 이력을 조사하거나, 복수의 제조 동작들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하거나, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하거나, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하거나, 새로운 프로세스를 시작하기 위해서, 시스템으로의 원격 액세스를 가능하게 할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 가 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는, 네트워크를 통해 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정들의 입력 또는 프로그래밍을 가능하게 하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 동작들 동안 수행될 프로세싱 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정하는, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성되는 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 상기 기술된 바와 같이, 제어기는 예컨대 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들과 같은, 공통 목적을 향해 함께 네트워킹되고 작동하는 하나 이상의 이산 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적들을 위한 분산형 제어기의 일 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는 원격으로 (예컨대 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 것이다. The controller may, in some implementations, be coupled to or part of a computer that may be integrated with the system, coupled to the system, otherwise networked to the system, or a combination thereof. For example, the controller may be all or part of a fab host computer system or within the “cloud” that may enable remote access of wafer processing. The computer may monitor the current progress of manufacturing operations, examine the history of past manufacturing operations, examine trends or performance metrics from multiple manufacturing operations, change parameters of current processing, or perform processing steps following current processing. It may also enable remote access to the system to configure or start new processes. In some examples, a remote computer (eg, a server) may provide process recipes to the system over a network, which may include a local network or the Internet. The remote computer may include a user interface that allows entry or programming of parameters and/or settings that are later transferred to the system from the remote computer. In some examples, the controller receives instructions in the form of data that specify parameters for each of the processing steps to be performed during one or more operations. It should be understood that the parameters may be specific to the type of tool the controller is configured to control or interface with and the type of process to be performed. Accordingly, as described above, a controller may be distributed, including one or more discrete controllers networked and operating together toward a common purpose, such as the processes and controls described herein. An example of a distributed controller for these purposes would be one or more integrated circuits on a chamber in communication with one or more remotely located integrated circuits (e.g. at a platform level or as part of a remote computer) that combine to control the process on the chamber. .

제한 없이, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 (spin-rinse) 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition; PVD) 챔버 또는 모듈, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition; CVD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 증착 (atomic layer deposition; ALD) 챔버 또는 모듈, 원자 층 에칭 (atomic layer etch; ALE) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다. Without limitation, example systems include plasma etch chambers or modules, deposition chambers or modules, spin-rinse chambers or modules, metal plating chambers or modules, clean chambers or modules, bevel edge etch chambers or modules, and physical vapor etch chambers or modules. physical vapor deposition (PVD) chamber or module, chemical vapor deposition (CVD) chamber or module, atomic layer deposition (ALD) chamber or module, atomic layer etch (ALE) It may include a chamber or module, an ion implantation chamber or module, a track chamber or module, and any other semiconductor processing systems that may be used or associated in the fabrication and/or fabrication of semiconductor wafers.

상기 주지된 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로드 포트들로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기, 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다. As noted above, depending on the process step or steps to be performed by the tool, the controller may be configured to: used in one or more of the following: other tool circuits or modules, other tool components, cluster tools, other tool interfaces, adjacent tools, neighboring tools, tools located throughout the factory, a main computer, another controller, or tools. You can also communicate with.

Claims (22)

기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하도록 구성된 센서 디스크에 있어서,
상부 표면;
센서 디스크의 상기 상부 표면 상에 배치된 (arrange) 적어도 하나의 제 1 용량성 (capacitive) 센서로서, 상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서는 상기 센서 디스크의 상기 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 생성하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서;
하부 표면; 및
상기 센서 디스크의 상기 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서로서, 상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서는 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함하는, 센서 디스크.
A sensor disk configured to measure a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system, comprising:
upper surface;
At least one first capacitive sensor arranged on the upper surface of a sensor disk, wherein the at least one first capacitive sensor is positioned in a first structure between the upper surface of the sensor disk and the first structure. 1 the at least one first capacitive sensor configured to generate a first measurement signal indicative of a distance;
lower surface; and
at least one second capacitive sensor disposed on the lower surface of the sensor disk, wherein the at least one second capacitive sensor is indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure. 2. A sensor disk comprising the at least one second capacitive sensor configured to generate a measurement signal.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서는 상기 센서 디스크의 상기 상부 표면 상에 배치된 3 개의 용량성 센서들을 포함하는, 센서 디스크.
According to claim 1,
The at least one first capacitive sensor includes three capacitive sensors disposed on the upper surface of the sensor disk.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서는 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면 상에 배치된 3 개의 용량성 센서들을 포함하는, 센서 디스크.
According to claim 1,
The at least one second capacitive sensor comprises three capacitive sensors disposed on the lower surface of the sensor disk.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서는 (i) 상기 제 1 구조체와 함께 제 1 커패시터를 형성하고 그리고 (ii) 상기 제 1 커패시터의 제 1 커패시턴스에 기초하여 상기 제 1 측정 신호를 생성하도록 구성되는, 센서 디스크.
According to claim 1,
The at least one first capacitive sensor is configured to (i) form a first capacitor with the first structure and (ii) generate the first measurement signal based on a first capacitance of the first capacitor. , sensor disk.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서는 (i) 상기 제 2 구조체와 함께 제 2 커패시터를 형성하고 그리고 (ii) 상기 제 2 커패시터의 제 2 커패시턴스에 기초하여 상기 제 2 측정 신호를 생성하도록 구성되는, 센서 디스크.
According to claim 4,
The at least one second capacitive sensor is configured to (i) form a second capacitor with the second structure and (ii) generate the second measurement signal based on a second capacitance of the second capacitor. , sensor disk.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 디스크의 상기 하부 표면에 규정된 리세스된 영역을 더 포함하고, 상기 리세스된 영역은 상기 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장하는, 센서 디스크.
According to claim 1,
A sensor disc further comprising a recessed area defined in the lower surface of the sensor disc, the recessed area extending from an outer edge of the sensor disc to a central area.
제 1 항에 기재된 센서 디스크를 포함하고 그리고 (i) 상기 제 1 측정 신호 및 상기 제 2 측정 신호를 수신하고 (ii) 상기 제 1 측정 신호 및 상기 제 2 측정 신호에 기초하여 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이의 상기 갭의 폭을 계산하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 시스템. Comprising the sensor disk of claim 1 and (i) receiving the first measurement signal and the second measurement signal, and (ii) comprising the first structure based on the first measurement signal and the second measurement signal. The system further comprising a controller configured to calculate the width of the gap between the second structures. 제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 및 상기 센서 디스크의 두께에 기초하여 상기 갭의 상기 폭을 계산하도록 구성되는, 시스템.
According to claim 7,
and the controller is configured to calculate the width of the gap based on the first distance, the second distance, and the thickness of the sensor disk.
제 8 항에 있어서,
상기 제어기는 (i) 상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 상기 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스를 상기 제 1 거리에 상관시키고 (ii) 상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 상기 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스를 상기 제 2 거리에 상관시키는 저장된 데이터에 더 기초하여 상기 갭의 상기 폭을 계산하도록 구성되는, 시스템.
According to claim 8,
The controller is configured to (i) correlate a first capacitance formed between the at least one first capacitive sensor and the first structure to the first distance and (ii) determine the at least one second capacitive sensor and the second structure. and calculate the width of the gap further based on stored data correlating a second capacitance formed between structures to the second distance.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구조체는 샤워헤드이고 그리고 상기 제 2 구조체는 페데스탈인, 센서 디스크.
According to claim 1,
The sensor disk of claim 1, wherein the first structure is a showerhead and the second structure is a pedestal.
기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하도록 구성된 시스템에 있어서,
센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 1 용량성 센서 및 상기 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함하는 상기 센서 디스크; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는,
상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서로부터, 상기 센서 디스크의 상기 상부 표면과 제 1 구조체 사이의 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 수신하고,
상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서로부터, 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면과 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 수신하고, 그리고
상기 제 1 측정 신호 및 상기 제 2 측정 신호에 기초하여 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이의 갭의 폭을 계산하도록 구성되는, 시스템.
A system configured to measure a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system, comprising:
a sensor disk comprising at least one first capacitive sensor disposed on an upper surface of the sensor disk and at least one second capacitive sensor disposed on a lower surface of the sensor disk; and
A controller comprising:
receive, from the at least one first capacitive sensor, a first measurement signal indicative of a first distance between the upper surface of the sensor disk and the first structure;
receive, from the at least one second capacitive sensor, a second measurement signal indicative of a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure; and
The system is configured to calculate the width of the gap between the first structure and the second structure based on the first measurement signal and the second measurement signal.
제 11 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 및 상기 센서 디스크의 두께에 기초하여 상기 갭의 상기 폭을 계산하도록 구성되는, 시스템.
According to claim 11,
and the controller is configured to calculate the width of the gap based on the first distance, the second distance, and the thickness of the sensor disk.
제 12 항에 있어서,
상기 제어기는, (i) 상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 상기 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스를 상기 제 1 거리에 상관시키고 (ii) 상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 상기 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스를 상기 제 2 거리에 상관시키는 저장된 데이터에 더 기초하여 상기 갭의 상기 폭을 계산하도록 구성되는, 시스템.
According to claim 12,
The controller is configured to (i) correlate a first capacitance formed between the at least one first capacitive sensor and the first structure to the first distance and (ii) determine the at least one second capacitive sensor and the first structure. The system is configured to calculate the width of the gap further based on stored data correlating a second capacitance formed between two structures to the second distance.
제 11 항에 있어서,
리세스된 영역이 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면에 규정되고, 그리고 상기 리세스된 영역은 상기 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장하는, 시스템.
According to claim 11,
A recessed area is defined in the lower surface of the sensor disc, and the recessed area extends from an outer edge of the sensor disc to a central area.
제 14 항에 있어서,
엔드 이펙터 (end effector) 를 포함하는 기계적 인덱서를 더 포함하고, 상기 리세스된 영역은 상기 엔드 이펙터를 수용하도록 구성되는, 시스템.
According to claim 14,
The system further comprising a mechanical indexer including an end effector, wherein the recessed region is configured to receive the end effector.
기판 프로세싱 시스템의 프로세싱 챔버에서 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭을 측정하기 위한 방법에 있어서,
엔드 이펙터 상에 센서 디스크를 배치하는 단계;
상기 센서 디스크를 제 1 구조체와 제 2 구조체 사이의 갭에 포지셔닝하는 단계;
상기 센서 디스크를 사용하여, (i) 상기 센서 디스크의 상부 표면과 상기 제 1 구조체 사이의 제 1 거리 및 (ii) 상기 센서 디스크의 하부 표면과 상기 제 2 구조체 사이의 제 2 거리를 결정하는 단계; 및
상기 제 1 거리 및 상기 제 2 거리에 기초하여 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이의 상기 갭의 폭을 계산하는 단계를 포함하는, 갭 측정 방법.
A method for measuring a gap between a first structure and a second structure in a processing chamber of a substrate processing system, comprising:
Placing a sensor disk on the end effector;
positioning the sensor disk in the gap between the first structure and the second structure;
Using the sensor disk, determining (i) a first distance between the upper surface of the sensor disk and the first structure and (ii) a second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure. ; and
Calculating the width of the gap between the first structure and the second structure based on the first distance and the second distance.
제 16 항에 있어서,
상기 센서 디스크는 상기 센서 디스크의 상부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 1 용량성 센서 및 상기 센서 디스크의 하부 표면 상에 배치된 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 포함하는, 갭 측정 방법.
According to claim 16,
The method of claim 1 , wherein the sensor disk includes at least one first capacitive sensor disposed on an upper surface of the sensor disk and at least one second capacitive sensor disposed on a lower surface of the sensor disk.
제 17 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서를 사용하여, 상기 센서 디스크의 상기 상부 표면과 상기 제 1 구조체 사이의 상기 제 1 거리를 나타내는 제 1 측정 신호를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서를 사용하여, 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면과 상기 제 2 구조체 사이의 상기 제 2 거리를 나타내는 제 2 측정 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 측정 신호, 상기 제 2 측정 신호, 및 상기 센서 디스크의 두께에 기초하여 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이의 상기 갭의 상기 폭을 계산하는 단계를 더 포함하는, 갭 측정 방법.
According to claim 17,
generating, using the at least one first capacitive sensor, a first measurement signal indicative of the first distance between the upper surface of the sensor disk and the first structure;
generating, using the at least one second capacitive sensor, a second measurement signal indicative of the second distance between the lower surface of the sensor disk and the second structure; and
Calculating the width of the gap between the first structure and the second structure based on the first measurement signal, the second measurement signal, and the thickness of the sensor disk.
제 18 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 용량성 센서와 상기 제 1 구조체 사이에 형성된 제 1 커패시턴스에 기초하여 상기 제 1 측정 신호를 생성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 제 2 용량성 센서와 상기 제 2 구조체 사이에 형성된 제 2 커패시턴스에 기초하여 상기 제 2 측정 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는, 갭 측정 방법.
According to claim 18,
generating the first measurement signal based on a first capacitance formed between the at least one first capacitive sensor and the first structure; and
Generating the second measurement signal based on a second capacitance formed between the at least one second capacitive sensor and the second structure.
제 16 항에 있어서,
상기 센서 디스크는 상기 센서 디스크의 상기 하부 표면에 규정된 리세스된 영역을 포함하고, 상기 리세스된 영역은 상기 센서 디스크의 외측 에지로부터 중심 영역으로 연장하고, 그리고 상기 엔드 이펙터 상에 상기 센서 디스크를 배치하는 단계는 상기 엔드 이펙터 상에 상기 센서 디스크의 상기 리세스된 영역을 배치하는 단계를 포함하는, 갭 측정 방법.
According to claim 16,
The sensor disc includes a recessed area defined in the lower surface of the sensor disc, the recessed area extending from an outer edge of the sensor disc to a central area, and the sensor disc on the end effector. wherein positioning includes positioning the recessed area of the sensor disk on the end effector.
제 16 항에 있어서,
상기 센서 디스크를 포지셔닝하는 단계는 상기 제 1 구조체와 상기 제 2 구조체 사이의 중간점에 상기 센서 디스크를 포지셔닝하는 단계를 포함하는, 갭 측정 방법.
According to claim 16,
Wherein positioning the sensor disk includes positioning the sensor disk at a midpoint between the first structure and the second structure.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 구조체는 샤워헤드이고 그리고 상기 제 2 구조체는 페데스탈인, 갭 측정 방법.
According to claim 16,
Wherein the first structure is a showerhead and the second structure is a pedestal.
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